与子进程stdout/stdin通信

Question

我试图与一个进程通信（该进程本身会写入stdin和stdout，以便在终端中与用户交互），并在C中读取它的stdin和写入它的stdout。

因此，我尝试以编程方式替换shell用户。一个methapohrical示例：假设出于某种原因我想在C中使用VIM。然后我还需要编写命令（stdout）并从编辑器（stdin）中读取内容。

起初我认为这可能是一项微不足道的任务，但似乎没有标准的方法<代码>int系统（const char*命令） 只执行一个命令，并将命令stdin/stdout设置为调用进程之一。

因为这毫无意义，我查看了FILE*popen（constchar*命令，constchar*类型） 但手册页面说明：

由于管道根据定义是单向的，所以类型参数可以只指定读取或写入，而不是两者都指定；相应地，结果流是只读或只写的。

及其含义：

popen（）的返回值在所有方面都是正常的标准I/O流，但它必须使用pclose（）而不是fclose（3）关闭。写入这样的流写入命令的标准输入；该命令的标准输出与调用popen（）的进程的标准输出相同，除非命令本身对此进行了更改。相反，从“popend”流读取命令的标准输出，命令的标准输入与调用popen（）的进程的标准输入相同。

因此，使用popen（）并非完全不可能，但在我看来它非常不雅观，因为我必须解析调用进程的stdout（调用popen（）的代码），以便解析从popened命令发送的数据（当使用popen类型“w”时）。

相反，当使用“r”类型调用popen时，我需要写入调用的进程stdin，以便将数据写入popened命令。在本例中，我甚至不清楚这两个进程是否在stdin中接收相同的数据。。。

我只需要控制程序的stdin和stdout。我的意思是，难道不能有这样一个函数：

stdin_of_process, stdout_of_process = real_popen("/path/to/bin", "rw")
// write some data to the process stdin
write("hello", stdin_of_process)
// read the response of the process
read(stdout_of_process)

所以我的第一个问题是：实现上层功能的最佳方式是什么？

目前，我正在尝试以下方法与另一个进程进行通信：

1. 用int-pipe（int-fildes[2]）设置两条管道 。一个管道读取进程的标准输出，另一个管道写入进程的标准输入
2. 叉子
3. 使用intexecvp（constchar*file，char*constargv[]），在分叉子进程中执行我想要与之通信的进程
4. 使用原始流程中的两个管道与子级进行通信

这很容易，机器人不是那么简单地实现的（至少对我来说）。在一个案例中，我奇怪地设法做到了这一点，但是当我试图用一个更简单的例子来理解我在做什么时，我失败了。这是我目前的问题：

我有两个节目。第一个只需每隔100毫秒将递增的数字写入其标准输出：

#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

void sleepMs(uint32_t ms) {
    struct timespec ts;
    ts.tv_sec = 0 + (ms / 1000);
    ts.tv_nsec = 1000 * 1000 * (ms % 1000);
    nanosleep(&ts, NULL);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    long int cnt = 0;
    char buf[0x10] = {0};

    while (1) {
        sleepMs(100);
        sprintf(buf, "%ld\n", ++cnt);
        if (write(STDOUT_FILENO, buf, strlen(buf)) == -1)
            perror("write");
    }
}

现在，第二个程序应该读取第一个程序的stdout（请记住，我最终想要读取和写入一个进程，所以在上面的用例中使用popen（）的技术正确解决方案可能是正确的具体情况下，因为我简化了我的实验，只是捕获底层程序的stdout）。我希望从底层程序读取上层程序写入stdout的任何数据。但它什么也不读。原因在哪里？（第二个问题）。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>
#include <time.h>

void sleepMs(uint32_t ms) {
    struct timespec ts;
    ts.tv_sec = 0 + (ms / 1000);
    ts.tv_nsec = 1000 * 1000 * (ms % 1000);
    nanosleep(&ts, NULL);
}

int main() {
    int pipe_fds[2];
    int n;
    char buf[0x100] = {0};
    pid_t pid;

    pipe(pipe_fds);

    char *cmd[] = {"/path/to/program/above", NULL};

    if ((pid = fork()) == 0) { /* child */
        dup2(pipe_fds[1], 1); // set stdout of the process to the write end of the pipe
        execvp(cmd[0], cmd); // execute the program.
        fflush(stdout);
        perror(cmd[0]); // only reached in case of error
        exit(0);
    } else if (pid == -1) { /* failed */
        perror("fork");
        exit(1);
    } else { /* parent */

        while (1) {
            sleepMs(500); // Wait a bit to let the child program run a little
            printf("Trying to read\n");
            if ((n = read(pipe_fds[0], buf, 0x100)) >= 0) { // Try to read stdout of the child process from the read end of the pipe
                buf[n] = 0; /* terminate the string */
                fprintf(stderr, "Got: %s", buf); // this should print "1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ..."
            } else {
                fprintf(stderr, "read failed\n");
                perror("read");
            }
        }
    }
}




Answer 1

您的想法是正确的，我没有时间分析您的所有代码来指出具体的问题，但我确实想指出一些您在程序和终端如何工作方面可能忽略的事情。

终端作为“文件”的想法是幼稚的。像vi这样的程序使用一个库（ncurses）来发送特殊的控制字符（并更改终端设备驱动程序设置）。例如，vi将终端设备驱动程序本身置于一种模式，在这种模式下，它可以一次读取一个字符，等等。

以这种方式“控制”像vi这样的程序是非常重要的。

在你的简化实验中...

缓冲区太小一个字节。另外，请注意IO有时是行缓冲的。因此，您可以尝试确保换行符正在被传输（使用printf而不是斯普林特/斯特伦/写...您已经将stdout挂接到管道上了），否则您可能在换行符被命中之前看不到数据。我不记得管道有线路缓冲，但值得一试。

Answer 2

这是一个（C 11风味）完整的例子。

但是，出于许多实际目的，Expect库可能是一个不错的选择（请查看其源代码发行版的example子目录中的代码）。